Vor kurzem hat Mapal sein Kompetenzzentrum für Vollhartmetallwerkzeuge am Standort Altenstadt mit einem Hallenneubau erweitert. Hier fertigen die Werkzeugexperten auf mehr als 100 Schleifmaschinen Sonderwerkzeuge – rund um die Uhr. Zur Reinigung des Schleiföls setzen die Verantwortlichen auf eine große Zentralanlage von Knoll Maschinenbau. Die zentrale Schleifölreinigung ist in der Lage, rund 12 000 l Schleiföl pro Minute bereitzustellen. Zudem in besonders reiner Qualität, gleichmäßig temperiert und nach Angaben von Hersteller und Anwender zu geringeren Kosten als vergleichbare Anlagen.
Dem starken Wachstum der Jahre 2015 bis 2019 entsprechend beschlossen die Verantwortlichen, den Standort Altenstadt mit einer zweiten Produktionshalle auszubauen. Dass eine zentrale Schleifölreinigung die Schleifmaschinen versorgen sollte, war von Anfang an klar. Denn so sind keine entsprechenden Anlagenkomponenten innerhalb der Halle notwendig. Darüber hinaus kann eine derartige Lösung das Späne-Öl-Gemisch wird durch Unterflur-Freispiegelleitungen abtransportieren. So bleibt zudem mehr Platz für die Maschinen, man braucht keine Energie für Pumpen, und außerdem kann die Luft im Kühlschmierstoff schneller entweichen. Die Produktionsstätte bleibt zudem sauberer. Außerdem ist der Geräuschpegel und auch der Wärmeeintrag in der Halle geringer. Zudem können die Verantwortlichen die Qualität und auch die Temperatur des Schleiföls maschinenübergreifend besser kontrollieren.
Zentrale Schleifölreinigung für maximale Werkzeugqualität
Für die bei Mapal benötigten hohen Schleifqualitäten sauberes und gut temperiertes Öl sehr wichtig. Andernfalls sind Probleme im Prozess vorprogrammiert, etwa eine geringere Schleifleistung oder zudem auch Schleifrisse. Damit ließen sich die sehr kleinen Toleranzen nicht prozesssicher gewährleisten. Deshalb fordern die Schleifexperten eine prozesssichere Filtration mit einer Filterfeinheit von 3 bis 5 µm und zudem eine gleichmäßige Temperierung mit einer maximalen Schwankung von ± 0,2 Grad. Darüber hinaus sollten in der zentralen Schleifölreinigung sowohl die Regeneration der Filtermedien als auch das Abscheiden der Hartmetallpartikel automatisch ablaufen.
Im Fokus
Kompetenzzentrum für Vollhartmetall-Werkzeuge der apal-Gruppe
Der 1991 in Altenstadt an der Iller gegründete Betrieb ist seit 2003 das Kompetenzzentrum für Vollhartmetallwerkzeuge in der weltweit tätigen Mapal-Gruppe mit rund 5000 Mitarbeitern. Am Standort entwickeln und produzieren mehr als 500 Mitarbeiter jährlich rund mehrere Mio. VHM-Hochleistungsbohrer und ‑fräser. Die Abnehmer stammen aus den Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Energieerzeugung, Elektromobilität, Medizintechnik, Werkzeug- und Formenbau, Schiffbau und Schienenverkehr. Neben dem großen, lagerhaltigen Standardprogramm ist die Auslegung und Fertigung von Sonderwerkzeugen der zweite Schwerpunkt des Kompetenzzentrums.
Zwar erfüllen verschiedene Filterkonzepte grundsätzlich diese Anforderungen. Als weitere entscheidende Kriterien betrachteten die Verantwortlichen zudem die Energieeffizienz und überhaupt die gesamten Folgekosten der geplanten zentralen Schleifölreinigung. Ursprünglich war das Spaltfilterprinzip der Favorit. Das wollten die Entscheider nun zudem mit anderen relevanten Filterverfahren vergleichen.
Nachhaltige Gesamtbetrachtung der verschiedenen Filterkonzepte
Im Blick hatten sie für ihre zentrale Schleifölreinigung vor allem eine zentrale Filter- und Aufbereitungsanlage von Knoll Maschinenbau aus Bad Saulgau. Mit Anlagen auf Basis der MicroPur-Filtertechnik gab es bereits positive Erfahrungen. Die MicroPur-Filter sind auf die Feinstreinigung der Schleiföle spezialisiert. Sie sind modular aufgebaut und kommen außerdem ohne Filterverbrauchsstoffe aus. Mit ihren rückspülbaren Filterpatronen erzielen sie eine nominale Filterfeinheit von 1 bis 3 µm.
Knoll konzipierte eine zentrale Schleifölreinigung zur Versorgung von bis zu 120 Maschinen. Die sollte darüber hinaus in zwei Schritten installiert werden. In einem ersten Schritt bestückt Knoll die Anlage mit der halben Filterkapazität. Das entspricht einer maximalen Filterleistung von 6000 l/min. Im zweiten Schritt installiert Knoll weitere MicroPur-Elemente und Pumpen, so dass dann im Endausbau 12 000 l Kühlschmierstoff pro Minute zur Verfügung stehen. Das Anlagenkonzept ist zudem für künftige Erweiterungen gut aufgestellt: So kann Mapal eine weitere Anlage gleicher Größe spiegelbildlich im Raum installieren.
Bei einer zentralen Schleifölreinigung zählen auch die Folgekosten
Das ursprüngliche Konzept für die zentrale Schleifölreinigung sah anders aus. Es bestand aus zwei kleineren Zentralanlagen nach Spaltfilterprinzip, die insgesamt eine ähnliche Kapazität bereitstellen. Als die Verantwortlichen indes neben den Investitionskosten vor allem auch die Folgekosten untersuchten, war das Ergebnis eindeutig. Zwar unterschieden sich die beiden Konzepte in den Investitionskosten nicht gravierend. In den Folgekosten jedoch, die unter anderem auch die Kategorien Stromverbrauch, Druckluft, Kälteleistung, Filtermaterial und ‑entsorgung sowie außerdem auch den Personalaufwand umfassen, wurden die Unterschiede umso deutlicher. In einer 5- Jahresbetrachtung spart die Knoll-Anlage rund 25 Prozent, bezogen auf das Investitionsvolumen. Somit konnten die Verantwortlichen bei Mapal ihre Amortisationszeit deutlich verkürzen.
Aus der Führungsetage der Mapal-Gruppe kam grünes Licht für die Installation. Für die Anlage war ein großer Raum im Keller der Halle vorgesehen, der allerdings nur über einen Lastenaufzug zugänglich ist. Deshalb musste Knoll die Einzelteile komplett vor Ort montieren, was zudem einige unvorhergesehene Komplikationen bedeutete. Die wurden behoben, und so konnten die Verantwortlichen ihre Anlage im April 2020 in Betrieb nehmen. Die Praxiswerte nach einem Jahr im Betrieb zeigen zudem, dass die installierte zentrale Schleifölreinigung sehr energieeffizient und kostensparend arbeitet. Die hohe Effizienz des MicroPur-Filters liegt in seinem Konzept begründet. Seine Filterpatronen lassen sich einzeln in sehr kurzer Zeit – weniger als 4 s – mit Reinmedium rückspülen. Dabei muss man den Filterprozess nicht unterbrechen. Eine eigene Spülpumpe steigert zudem die Rückspül-Effektivität. Und weil darüber hinaus für den Rückspülprozess auch keine energieintensive Druckluft benötigt wird, ist der Energiebedarf deutlich geringer als bei den mit Luft regenerierenden Spaltfiltern.
Pumpen als Schlüssel zu mehr Effizienz
Ein weiterer Einsparfaktor sind die installierten Prozess-und Filterpumpen. Von denen reichen im Stadium von Schritt 1 bei der Knoll-Anlage fünf aus. Sie entsprechen der Effizienzklasse IE3 und sind zudem frequenzgesteuert. So kann der Anwender eine bedarfsgesteuerte Versorgung der Maschinen in der zentralen Schleifölreinigung sicher stellen. Zum Vergleich: Die alternative Lösung hätte etwa 33 Pumpen benötigt. Dementsprechend höher wäre der Energieverbrauch sowie außerdem der Wartungsaufwand. Zudem verursachen mehr Pumpen auch einen höheren Wärmeeintrag ins Öl, den der Anwender wieder abkühlen muss.
Die zentrale Schleifölreinigung von Knoll umfasst in der Erstausbaustufe fünfzehn Module des Standardfilters MicroPur 480 M. Für den Ausbau mit weiteren zwölf Modulen sind zudem bereits alle hydraulischen, elektrischen und softwaretechnischen Vorkehrungen getroffen. Auch der Schlammräumer ist mit seinen 85 000 Liter Fassungsvermögen bereits dafür ausgelegt. Dabei ist der Schlammaustrag sehr trocken – Indiz dafür, dass weniger Öl verloren geht – auch das ein Kostenargument. Darüber hinaus bereitet der Automatikkonzentrator AK 50 den zurückgespülten Schleifschlamm aus den Filtern so auf, dass auch diese Hartmetallpartikel mit einer sehr geringer Restfeuchte von weniger als 5 Prozent dem Recycling zugeführt werden können.
Einfache Bedienbarkeit der zentralen Schleifölreinigung
Das Steuerungssystem überwacht kontinuierlich die wichtigen Anlagenparameter. Mögliche auftretende Probleme meldet sie mit optischen und akustischen Warnhinweisen oder per SMS aufs Handy eines Verantwortlichen. Das gilt etwa auch für das Erreichen des maximalen Füllstands vom Schlammfass. Der Differenzdruck jedes Filters wird am jeweiligen Gehäuse und auf dem Bedienpanel der zentralen Schleifölreinigung angezeigt. Der Anwender kann ihn zur Regeneration jeweils individuell für optimale Filtrationsqualität einstellen. Größere Abweichungen werden schnell erkannt. Zudem kann eine eventuelle schadhafte Filterpatrone direkt lokalisiert und einfach überprüft werden. Knoll kann per installierter Fernwartung relevante Parameter überprüfen. Das ermöglicht auch für andere Serviceeinsätze eine schnelle erste Analyse.
Die Mapal-Verantwortlichen sind mit der neuen zentralen Schleifölreinigung zufrieden. Die MicroPur-Filter bringen die versprochene Leistung. So lag der Restschmutzgehalt etwa bei der letzten Probe bei 2 mg/l – ein Wert wie bei Frischöl. Auch von der Sauberkeit sind die Verantwortlichen bei Mapal angetan, sowohl in der Produktion als auch außerdem bei der Anlage selbst. Größere Wartungseinsätzen gab es bislang nicht. Zudem ist auch der Filterwechsel nach jeweils ein bis zwei Jahren einfach, bequem und schnell erledigt. Schublade auf, den alten Filter rausziehen und den neuen einsetzen, Schublade zu – fertig.
Umweltaspekte haben großes Gewicht
Für die konstante Öltemperatur sorgt bislang noch eine Kompressorkühlung. Die wollen die Verantwortlichen jedoch bald mit einer umweltfreundlichen Brunnenwasserkühlung ablösen. Deren Anschluss an die zentrale Schleiförlreinigung hat KNOLL von Anfang an berücksichtigt und sehr gut ausgearbeitet. Mit der eigenen Brunnenwasserkühlung, die Mapal auch zur Gebäudeklimatisierung nutzt, spart der Präzisonswerkzeughersteller langfristig Kosten und tut zudem auch der Umwelt etwas Gutes. Das hat System: In der Mapal-Gruppe hat das Engagement für Energieeffizienz und Umweltschutz eine hohe Priorität. Das dokumentieren auch die Zertifizierung des Unternehmens nach ISO 50001 für Energiemanagement und die Zertifizierung nach ISO 14001 für Umweltmanagement.